生物化學(xué)第3章

1、2021-11-25第三章第三章 氨基酸氨基酸一、氨基酸一、氨基酸蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子二、氨基酸的分類二、氨基酸的分類三、氨基酸的酸堿化學(xué)三、氨基酸的酸堿化學(xué)四、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)四、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)五、氨基酸的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)五、氨基酸的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)六、氨基酸混合物的分析分離六、氨基酸混合物的分析分離2021-11-25一、氨基酸一、氨基酸蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子（一）蛋白質(zhì)的水解（一）蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)的水解可分為完全水解和部分水解兩種情況。蛋白質(zhì)的水解可分為完全水解和部分水解兩種情況。（1 1）酸水解）酸水解 常用常用H H2 2SOSO4 4 (4mol/L)

2、 (4mol/L)和和HClHCl (6mol/L) (6mol/L)進行水進行水解。解。色氨酸破壞，天冬酰胺、谷胺酰胺脫酰胺基。色氨酸破壞，天冬酰胺、谷胺酰胺脫酰胺基。 （2 2）堿水解）堿水解 用用5mol/L5mol/L的的NaOHNaOH水解，氨基酸消旋，色氨酸水解，氨基酸消旋，色氨酸穩(wěn)定。穩(wěn)定。（3 3）酶水解）酶水解 水解位點特異，為部分水解。用于一級結(jié)構(gòu)水解位點特異，為部分水解。用于一級結(jié)構(gòu)分析。分析。2021-11-25（二）（二）氨基酸的一般結(jié)構(gòu)氨基酸的一般結(jié)構(gòu)18091809年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)AspAsp，19381938年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)ThrThr，目前已發(fā)現(xiàn)，目前已發(fā)現(xiàn)18018

3、0多種。多種。但是組成蛋白質(zhì)的但是組成蛋白質(zhì)的aaaa常見的有常見的有2020種，稱為基本氨基酸或蛋種，稱為基本氨基酸或蛋白質(zhì)氨基酸（編碼蛋白質(zhì)的氨基酸），還有一些稱為稀有白質(zhì)氨基酸（編碼蛋白質(zhì)的氨基酸），還有一些稱為稀有氨基酸，是多肽合成后由基本氨基酸，是多肽合成后由基本aaaa經(jīng)酶促修飾而來。此外還經(jīng)酶促修飾而來。此外還有存在于生物體內(nèi)但不組成蛋白質(zhì)的非蛋白質(zhì)氨基酸有存在于生物體內(nèi)但不組成蛋白質(zhì)的非蛋白質(zhì)氨基酸( (約約150150種種) )。 （1 1）具有酸性的）具有酸性的COOHCOOH基基及堿性的及堿性的NHNH2 2基，為兩性電基，為兩性電解質(zhì)。解質(zhì)。（2 2）如果）如果RHRH

4、，則具有不，則具有不對稱碳原子，因而是光活性對稱碳原子，因而是光活性物質(zhì)。物質(zhì)。 2021-11-252021-11-252021-11-25旋光性旋光性 在天然氨基酸中，只有甘氨酸無旋光性，因為只有在天然氨基酸中，只有甘氨酸無旋光性，因為只有含不對稱碳的氨基酸才有旋光作用。甘氨酸無不對稱碳故含不對稱碳的氨基酸才有旋光作用。甘氨酸無不對稱碳故無旋光性。無旋光性。 極性極性 從氨基酸在不同溶劑中的溶解度和氨基酸的從氨基酸在不同溶劑中的溶解度和氨基酸的R R基團在溶基團在溶劑中的定位，可知有些氨基酸的劑中的定位，可知有些氨基酸的R R殘基是親水性的稱殘基是親水性的稱極性基極性基( (如酸基、堿基、

5、脂族醇、酰胺基如酸基、堿基、脂族醇、酰胺基) )，有的是疏水性的稱，有的是疏水性的稱非極非極性基性基( (如脂族和芳香族支鏈如脂族和芳香族支鏈) )。含極性基團的氨基酸稱。含極性基團的氨基酸稱極性氨極性氨基酸基酸，含非極性基團的氨基酸稱，含非極性基團的氨基酸稱非極性氨基酸非極性氨基酸。 極性基可同其他相應(yīng)基團形成氫鍵或離子鍵。非極性基團極性基可同其他相應(yīng)基團形成氫鍵或離子鍵。非極性基團( (疏水性基團疏水性基團) )相互間的作用對天然蛋白質(zhì)分子的空間構(gòu)象相互間的作用對天然蛋白質(zhì)分子的空間構(gòu)象和穩(wěn)定性都起極大作用。和穩(wěn)定性都起極大作用。 2021-11-25二、氨基酸的分類二、氨基酸的分類（一）

6、常見的蛋白質(zhì)氨基酸（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸1 1、按照、按照R R基的化學(xué)結(jié)構(gòu)基的化學(xué)結(jié)構(gòu)（1 1）脂肪簇氨基酸）脂肪簇氨基酸中性氨基酸：中性氨基酸：GlyGly、AlaAla、ValVal、LeuLeu、IleIle含羥基或硫氨基酸：含羥基或硫氨基酸：SerSer、ThrThr、CysCys、MetMet酸性氨基酸及其酰胺：酸性氨基酸及其酰胺：AspAsp、GluGlu、AsnAsn、GlnGln堿性氨基酸：堿性氨基酸：LysLys、ArgArg（2 2）芳香簇氨基酸）芳香簇氨基酸PhePhe、TyrTyr、TrpTrp（3 3）雜環(huán)簇氨基酸）雜環(huán)簇氨基酸HisHis、ProPro2021-

7、11-252021-11-252021-11-252021-11-252021-11-252021-11-252021-11-252.2.按按R R的極性性質(zhì)的極性性質(zhì)（1 1）非極性）非極性R R基氨基酸基氨基酸AlaAla、ValVal、LeuLeu、IleIle、ProPro、PhePhe、TrpTrp、MetMet（2 2）不帶電荷的極性）不帶電荷的極性R R基氨基酸基氨基酸GlyGly、SerSer、ThrThr、CysCys、TyrTyr、AsnAsn、GlnGln（3 3）帶正電荷的）帶正電荷的R R基氨基酸基氨基酸（4 4）帶負電荷的）帶負電荷的R R基氨基酸基氨基酸LysLy

8、s、ArgArg、HisHisAspAsp、GluGlu2021-11-252021-11-252021-11-252021-11-252021-11-25Gly0Ser-0.3 Glu-2.5 Lys-3.0Ala0.5Asn-0.2 Asp-2.5 Arg-3.0Met1.3Gln-0.2 His0.5Pro1.4Thr0.4Val1.5Cys1.0Leu1.8Tyr2.3Ile1.8Phe2.5Trp3.4側(cè)鏈極性側(cè)鏈極性( (疏水性程度疏水性程度) )2021-11-25膠原蛋白中的膠原蛋白中的LysLys側(cè)鏈氧化時能形成很強的分子間側(cè)鏈氧化時能形成很強的分子間( (內(nèi)內(nèi)) )交聯(lián)。交

9、聯(lián)。ArgArg的胍基堿性很強，與的胍基堿性很強，與NaOHNaOH相當。相當。HisHis是一個弱堿，是天然的緩沖劑，它往往存在于許多酶的活是一個弱堿，是天然的緩沖劑，它往往存在于許多酶的活性中心。性中心。非極性非極性aaaa一般形成蛋白質(zhì)的疏水核心，帶電荷的一般形成蛋白質(zhì)的疏水核心，帶電荷的aaaa和極性和極性aaaa位于表面。位于表面。酶的活性中心：酶的活性中心：HisHis、SerSer、CysCys2021-11-25（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸有些不常見的氨基酸在某些蛋白質(zhì)中存在，是由相應(yīng)的常有些不常見的氨基酸在某些蛋白質(zhì)中存在，是由相應(yīng)的常見氨基酸經(jīng)修飾而

10、來。見氨基酸經(jīng)修飾而來。在結(jié)締組織的膠原蛋白中有在結(jié)締組織的膠原蛋白中有5-5-羥賴氨酸、羥賴氨酸、4-4-羥脯氨酸；肌羥脯氨酸；肌球蛋白含有甲基化的氨基酸（球蛋白含有甲基化的氨基酸（6-N-6-N-甲基賴氨酸甲基賴氨酸 ）；凝血）；凝血酶原中發(fā)現(xiàn)了酶原中發(fā)現(xiàn)了羧基谷氨酸；細菌紫膜質(zhì)中存在焦谷氨羧基谷氨酸；細菌紫膜質(zhì)中存在焦谷氨酸；甲狀腺蛋白中酸；甲狀腺蛋白中TyrTyr的衍生物：的衍生物： 3.53.5 - -二碘酪氨酸、甲狀二碘酪氨酸、甲狀腺素；等。腺素；等。2021-11-25（三）非蛋白質(zhì)氨基酸（三）非蛋白質(zhì)氨基酸除參與蛋白質(zhì)組成的除參與蛋白質(zhì)組成的2020多種氨基酸外，生物體內(nèi)存在大

11、量的多種氨基酸外，生物體內(nèi)存在大量的氨基酸中間代謝產(chǎn)物，它們不是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，但在生氨基酸中間代謝產(chǎn)物，它們不是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，但在生物體內(nèi)具有很多生物學(xué)功能。物體內(nèi)具有很多生物學(xué)功能。 （1 1）L-L-型型氨基酸的衍生物：氨基酸的衍生物：L-L-瓜氨酸和瓜氨酸和L-L-鳥氨酸鳥氨酸 （2 2）D-D-型氨基酸：型氨基酸：D-GluD-Glu、D-AlaD-Ala（肽聚糖中）、（肽聚糖中）、D-PheD-Phe（短（短桿菌肽桿菌肽S S） （3 3）-、-、-氨基酸氨基酸 ：-Ala-Ala（泛素的前體）、（泛素的前體）、-氨基丁酸（神經(jīng)遞質(zhì)）。氨基丁酸（神經(jīng)遞質(zhì)）。 2021-11-

12、25三、氨基酸的酸堿化學(xué)三、氨基酸的酸堿化學(xué)（一）氨基酸的兼性離子形式（一）氨基酸的兼性離子形式-氨基酸都含有氨基酸都含有-COOH-COOH和和-NH-NH2 2，都是不揮發(fā)的結(jié)晶固體，都是不揮發(fā)的結(jié)晶固體，熔點熔點200-350200-350，不溶于非極性溶劑，而易溶于水，這些，不溶于非極性溶劑，而易溶于水，這些性質(zhì)與典型的羧酸（性質(zhì)與典型的羧酸（R-COOHR-COOH）或胺（）或胺（R-NHR-NH2 2）明顯不同。）明顯不同。 三個現(xiàn)象：三個現(xiàn)象：晶體溶點高晶體溶點高離子晶格，不是分子晶格。離子晶格，不是分子晶格。不溶于非極性溶劑不溶于非極性溶劑極性分子極性分子 介電常數(shù)高（氨基酸使

13、水的介電常數(shù)增高，而乙醇、丙介電常數(shù)高（氨基酸使水的介電常數(shù)增高，而乙醇、丙酮使水的介電常數(shù)降低。）酮使水的介電常數(shù)降低。）水溶液中的氨基酸是極性分水溶液中的氨基酸是極性分子。子。 2021-11-25原因：原因：-羧基羧基pKpK1 1在在2.02.0左右，當左右，當pH3.5pH3.5，-羧基羧基以以-COO-COO- -形式存在。形式存在。-氨基氨基pKpK2 2在在9.49.4左右，當左右，當pH8.0pH8.0時，時，-氨基以氨基以-NH-NH3 3+ +形式存在。在形式存在。在pH3.5-8.0pH3.5-8.0時，時，帶有相反電荷，因此氨基酸在水溶液中是以兩性離帶有相反電荷，因此

14、氨基酸在水溶液中是以兩性離子離子形式存在。子離子形式存在。 2021-11-25（二）氨基酸的解離（二）氨基酸的解離HAHA A A- - + + H H+ + 氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點（pIpI）pH = pI 凈電荷凈電荷=0 pH pI凈電荷為負凈電荷為負CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK 1)(pK 2) 當氨基酸溶液在某一定當氨基酸溶液在某一定pHpH值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，電荷相等，

15、成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液的此時溶液的pHpH值即為該氨基酸的等電點值即為該氨基酸的等電點( (isoelctricisoelctric point) point)。2021-11-25在在pH2.34pH2.34和和pH9.60pH9.60處，處，GlyGly具有緩沖能力。具有緩沖能力。 起點：起點： 100% Gly100% Gly+ + 凈電荷：凈電荷：+1+1第一拐點：第一拐點： 50%Gly50%Gly + + ，50%Gly50%Gly 平均凈電荷：平均凈電荷：+0.5+0.5 pH=pK+lgGly pH=pK+lgGly/Gly/Gly+ + =

16、pK = pK1 1 = 2.34= 2.34第二拐點：第二拐點： 100%Gly100%Gly 凈電荷：凈電荷：0 0 等電點等電點pIpI第三拐點：第三拐點： 50%Gly50%Gly ，50%Gly50%Gly- - 平均凈電荷：平均凈電荷：-0.5-0.5 pH=pK pH=pK2 2+lgGly+lgGly- -/Gly/Gly=pK=pK2 2=9.6=9.6終點：終點： 100% Gly100% Gly- - 凈電荷：凈電荷：-1-1HisHis咪唑基的咪唑基的pKpKa a值為值為6.06.0，在，在pH7pH7附近有明顯的緩沖作用。附近有明顯的緩沖作用。在生理條件下，只有在生

17、理條件下，只有HisHis有緩沖能力。血紅蛋白中有緩沖能力。血紅蛋白中HisHis含量含量高，在血液中具很強的緩沖能力。高，在血液中具很強的緩沖能力。 甘甘氨氨酸酸滴滴定定曲曲線線甘氨酸鹽酸鹽（甘氨酸鹽酸鹽（A+）等電點甘氨酸（等電點甘氨酸（A ）甘氨酸鈉（甘氨酸鈉（A-）一氨基一羧基一氨基一羧基AA的的等電點計算：等電點計算：pI=2pK 1+pK 2一氨基二羧基一氨基二羧基AA的的等電點計算：等電點計算：pI=2pK 1+pK 2二氨基一羧基二氨基一羧基AA的的等電點計算：等電點計算：pI=2pK 2+pK 32021-11-25（三）氨基酸的等電點（三）氨基酸的等電點氨基酸在等電點狀態(tài)下

18、，溶解度最小。氨基酸在等電點狀態(tài)下，溶解度最小。pHpH pIpI時，氨基酸帶負電荷，時，氨基酸帶負電荷，-COOH-COOH解離成解離成-COO-COO- -，向正極，向正極移動。移動。 pHpH = = pIpI時，氨基酸凈電荷為零。時，氨基酸凈電荷為零。pHpH pIpI時，氨基酸帶正電荷，時，氨基酸帶正電荷，-NH-NH2 2解離成解離成-NH-NH3 3+ +，向負極，向負極移動。移動。 2021-11-25四、氨基酸的化學(xué)性質(zhì)四、氨基酸的化學(xué)性質(zhì)（一）（一）氨基參加的反應(yīng)氨基參加的反應(yīng)1.1.與亞硝酸的反應(yīng)與亞硝酸的反應(yīng)氨基酸的氨基酸的-氨基定量地與亞硝酸作用產(chǎn)生羥酸和氨基定量地與

19、亞硝酸作用產(chǎn)生羥酸和N N2 2，所生，所生成的成的N N2 2可用氣體分析儀器加以測定，這是可用氣體分析儀器加以測定，這是Van SlykeVan Slyke氏氨基氏氨基氮測定法的原理。氮測定法的原理。2.2.與甲醛的反應(yīng)與甲醛的反應(yīng) 氨基酸兩性離子的氨基酸兩性離子的NHNH3 3+ +是弱酸，其是弱酸，其pKapKa為為9.79.7左右，完全離解時溶液的左右，完全離解時溶液的pHpH約約為為1010，超出酸堿滴定指示劑的顯色，超出酸堿滴定指示劑的顯色范圍，不能用一般指示劑，例如酚酞，范圍，不能用一般指示劑，例如酚酞，作酸堿滴定。但當氨基酸的氨基與中作酸堿滴定。但當氨基酸的氨基與中性甲醛結(jié)合

20、成氨基酸二羥甲基衍生物性甲醛結(jié)合成氨基酸二羥甲基衍生物后，其氨基的堿性即大大減少，反應(yīng)后，其氨基的堿性即大大減少，反應(yīng)向右進行，兩性離子中向右進行，兩性離子中NHNH3 3+ +基的離解基的離解度增加，釋出度增加，釋出H H+ +質(zhì)子，質(zhì)子，NHNH3 3+ +的的pKpKa a值降值降低到低到6.56.5左右，溶液的左右，溶液的pHpH降至降至6.76.7左右，左右，此時此時NHNH3 3+ +離解釋出的離解釋出的H H+ +即可以酚酞作即可以酚酞作指示劑用標準指示劑用標準NaOHNaOH溶液加以滴定。每溶液加以滴定。每釋出的一個釋出的一個H H+ +就相當于一個氨基酸。就相當于一個氨基酸。

21、甲醛滴定可用來測定蛋白質(zhì)的水解程甲醛滴定可用來測定蛋白質(zhì)的水解程度。度。當氨基酸溶液中存在當氨基酸溶液中存在1mol/L1mol/L甲醛時，甲醛時，滴定終點由滴定終點由pHl2pHl2左右移至左右移至9 9附近，亦附近，亦即酚酞指示劑的變色區(qū)域。這就是甲即酚酞指示劑的變色區(qū)域。這就是甲醛滴定法的基礎(chǔ)。醛滴定法的基礎(chǔ)。3.3.?；蜔N基化反應(yīng)酰基化和烴基化反應(yīng) 氨基酸氨基的一個氨基酸氨基的一個H H可被?；驘N基可被酰基或烴基( (包括環(huán)烴及其衍生物包括環(huán)烴及其衍生物) )取代，這些取代基對氨基酸的氨基有保護作用。取代，這些取代基對氨基酸的氨基有保護作用。 2021-11-25（生物體內(nèi)）在酶

22、和（生物體內(nèi)）在酶和ATPATP存在條件下，羧酸也可與氨基酸的存在條件下，羧酸也可與氨基酸的氨基作用，形成?；a(chǎn)物。氨基作用，形成?；a(chǎn)物。苯甲酸與苯甲酸與GlyGly的氨基的?；磻?yīng)是生物體內(nèi)解毒作用的一的氨基的?；磻?yīng)是生物體內(nèi)解毒作用的一個典型的例子。個典型的例子。 苯甲酸是食品防腐劑，在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成苯甲酸是食品防腐劑，在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成N-N-苯甲酰苯甲酰-Gly-Gly后，后，可經(jīng)尿排出?？山?jīng)尿排出。 -氨基中的氮是一氨基中的氮是一個親核中心，能發(fā)生個親核中心，能發(fā)生親核取代反應(yīng)。親核取代反應(yīng)。強親電的有機物能與強親電的有機物能與-NH-NH2 2發(fā)生烷基化反發(fā)生烷基化反應(yīng)。

23、應(yīng)。 第一次大戰(zhàn)中使用的第一次大戰(zhàn)中使用的芥子氣，它的主要作芥子氣，它的主要作用是使氨基酸的用是使氨基酸的-氨基烷基化，從而破氨基烷基化，從而破壞蛋白質(zhì)的正常功能。壞蛋白質(zhì)的正常功能。 SangerSanger反應(yīng)反應(yīng) 二硝基苯基氨基酸（二硝基苯基氨基酸（DNP-DNP-氨基酸），黃色，層析法氨基酸），黃色，層析法鑒定，被鑒定，被SangerSanger用來測定多肽的用來測定多肽的NHNH2 2末端氨基酸。末端氨基酸。 EdmanEdman反應(yīng)反應(yīng) PTH-PTH-氨基酸，無氨基酸，無色，可以用層析色，可以用層析法分離鑒定。被法分離鑒定。被EdmanEdman用來鑒定用來鑒定多肽的多肽的NHN

24、H2 2末端氨末端氨基酸。基酸。 2021-11-252021-11-254.4.形成西佛堿反應(yīng)形成西佛堿反應(yīng)氨基酸的氨基酸的氨基與醛類反應(yīng)，生成西佛堿。氨基與醛類反應(yīng)，生成西佛堿。 西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)例如轉(zhuǎn)氨西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)例如轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的中間物?；磻?yīng)的中間物。5.5.脫氨基化學(xué)脫氨基化學(xué)氨基酸經(jīng)氧化劑或酶氨基酸經(jīng)氧化劑或酶( (如氨基酸氧化酶如氨基酸氧化酶) )的作用即脫出氨產(chǎn)的作用即脫出氨產(chǎn)生酮酸。生酮酸。 氨基酸的氨基還可通過酶的作用將氨基轉(zhuǎn)移給酮酸以形氨基酸的氨基還可通過酶的作用將氨基轉(zhuǎn)移給酮酸以形成新氨基酸。成新氨基酸。 （二）（二）羧基參加

25、的反應(yīng)羧基參加的反應(yīng)氨基酸在有氨基酸在有HClHCl( (干氯化氫氣干氯化氫氣) )存在下與無水甲醇或乙醇作用存在下與無水甲醇或乙醇作用即產(chǎn)生氨基酸甲酯或乙酯。即產(chǎn)生氨基酸甲酯或乙酯。 1.1.成酯和成鹽反應(yīng)成酯和成鹽反應(yīng)如將氨基酸與如將氨基酸與NaOHNaOH起反應(yīng)，則得氨基酸鈉鹽。起反應(yīng)，則得氨基酸鈉鹽。當氨基酸的羧基變成乙酯當氨基酸的羧基變成乙酯( (或甲酯或甲酯) )，或鈉鹽后。羧基的化，或鈉鹽后。羧基的化學(xué)性質(zhì)就被掩蔽了學(xué)性質(zhì)就被掩蔽了( (或者說羧基被保護了或者說羧基被保護了) )，而氨基的化學(xué)，而氨基的化學(xué)性質(zhì)就突出地顯示出來性質(zhì)就突出地顯示出來( (或者說氨基被活化了或者說氨基

26、被活化了) )，可與?；?，可與?；Y(jié)合。結(jié)合。 ?；被嵬；被嵬琍ClPCl5 5或或PClPCl3 3在低溫下起作用，其在低溫下起作用，其COOHCOOH基即基即可變?yōu)榭勺優(yōu)镃OClCOCl基：基： 2.2.酰氯化反應(yīng)酰氯化反應(yīng)這個反應(yīng)可使氨基酸的羧基活化，使之易與另一氨基酸的這個反應(yīng)可使氨基酸的羧基活化，使之易與另一氨基酸的氨基結(jié)合，在合成肽的工作上是常用的。氨基結(jié)合，在合成肽的工作上是常用的。 在體外，氨基酸酯與氨在體外，氨基酸酯與氨( (在醇溶液中或無水狀態(tài)在醇溶液中或無水狀態(tài)) )作用即可作用即可形成氨基酸酰胺。形成氨基酸酰胺。 3.3.成酰胺反應(yīng)成酰胺反應(yīng)動、植物機體在動、

27、植物機體在ATPATP及天冬酰胺合成酶存在情況下可利用及天冬酰胺合成酶存在情況下可利用NHNH+4+4與天冬氨酸作用合成天冬酰胺；同樣，谷氨酸與與天冬氨酸作用合成天冬酰胺；同樣，谷氨酸與NHNH+4+4作用產(chǎn)生谷氨酰胺。作用產(chǎn)生谷氨酰胺。 生物體內(nèi)的氨基酸經(jīng)脫羧酶生物體內(nèi)的氨基酸經(jīng)脫羧酶( (一種催化氨基酸脫羧反應(yīng)的生一種催化氨基酸脫羧反應(yīng)的生物催化劑物催化劑) )作用就放出作用就放出COCO2 2和產(chǎn)生相應(yīng)的胺。和產(chǎn)生相應(yīng)的胺。 4.4.脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)大腸桿菌含有一種谷氨酸脫羧酶專使谷氨酸脫羧。大腸桿菌含有一種谷氨酸脫羧酶專使谷氨酸脫羧。 人體和動物體中的胺也是由于氨基酸脫羧產(chǎn)生的。人體和

28、動物體中的胺也是由于氨基酸脫羧產(chǎn)生的。 氨基酸可以通過?；王セ葘⒆杂砂被嶙?yōu)轷；卑被峥梢酝ㄟ^?；王セ葘⒆杂砂被嶙?yōu)轷；被峒柞?，然后與聯(lián)氨和基酸甲酯，然后與聯(lián)氨和HNOHNO2 2作用使變成疊氮化合物。作用使變成疊氮化合物。 5.5.疊氮反應(yīng)疊氮反應(yīng)這個反應(yīng)有使氨基酸的羧基活化的作用，在人工合成肽的這個反應(yīng)有使氨基酸的羧基活化的作用，在人工合成肽的工作中也是常用的。工作中也是常用的。 （二）（二）氨基和氨基和羧基共同參加的反應(yīng)羧基共同參加的反應(yīng)1.1.與茚三酮反應(yīng)與茚三酮反應(yīng)2021-11-25從理論上講，一個氨基酸的氨基與另一氨基酸的羧基可以從理論上講，一個氨基酸的氨基

29、與另一氨基酸的羧基可以縮合成肽，其鍵稱肽鍵?？s合成肽，其鍵稱肽鍵。 2.2.成肽反應(yīng)成肽反應(yīng)2021-11-252021-11-25根據(jù)此原理，曾利用氨基酸氨基和竣基的某些特有反應(yīng)合根據(jù)此原理，曾利用氨基酸氨基和竣基的某些特有反應(yīng)合成了若干人工肽鏈。但必須指出，生物機體利用氨基酸合成了若干人工肽鏈。但必須指出，生物機體利用氨基酸合成肽鏈的方式并不如此簡單，而是通過一系列復(fù)雜過程來成肽鏈的方式并不如此簡單，而是通過一系列復(fù)雜過程來完成的完成的( (詳見蛋白質(zhì)的生物合成詳見蛋白質(zhì)的生物合成) )。 2021-11-25（四）側(cè)鏈（四）側(cè)鏈R R基參加的反應(yīng)基參加的反應(yīng)氨基酸的側(cè)鏈基團氨基酸的側(cè)鏈基

30、團R R有下列幾種：有下列幾種： 1 1苯環(huán)苯環(huán)( (苯丙氨酸及酪氨酸苯丙氨酸及酪氨酸) )2 2酚基酚基( (酪氨酸酪氨酸) )3 3OHOH基基( (絲氨酸、蘇氨酸絲氨酸、蘇氨酸) )4 4SHSH基及基及S SS S鍵鍵( (半胱氨酸及胱氨酸半胱氨酸及胱氨酸) )5 5吲哚基吲哚基( (色氨酸色氨酸) )6 6胍基胍基( (精氨酸精氨酸) )7 7咪唑基咪唑基( (組氨酸組氨酸) ) 酪氨酸的酚基在酪氨酸的酚基在3 3和和5 5位上容易發(fā)生親電取代反應(yīng)，例如發(fā)位上容易發(fā)生親電取代反應(yīng)，例如發(fā)生碘化或硝化，分別生成一碘酪氨酸和二碘酪氨酸或一硝生碘化或硝化，分別生成一碘酪氨酸和二碘酪氨酸或一

31、硝基酪氨酸和二硝基酪氨酸：基酪氨酸和二硝基酪氨酸：酪氨酸的酚基還可以與重氮化合物（如對氨基苯磺酸的重氮酪氨酸的酚基還可以與重氮化合物（如對氨基苯磺酸的重氮鹽鹽) )結(jié)合生成桔黃色的化合物：結(jié)合生成桔黃色的化合物：這就是這就是PaulyPauly反應(yīng)，可用于檢測酪氨酸。反應(yīng)，可用于檢測酪氨酸。組氨酸的側(cè)鏈咪唑基與重氮苯磺酸也能形成相似的化組氨酸的側(cè)鏈咪唑基與重氮苯磺酸也能形成相似的化合物，但顏色稍有差異，是棕紅色。合物，但顏色稍有差異，是棕紅色。精氨酸的側(cè)鏈胍基在硼酸鈉緩沖液精氨酸的側(cè)鏈胍基在硼酸鈉緩沖液(pH 8(pH 89 9，25253535）中，與中，與1 1，2 2環(huán)己二酮反應(yīng)，生成縮

32、合物：環(huán)己二酮反應(yīng)，生成縮合物：在胰蛋白酶水解肽段時，用于保護在胰蛋白酶水解肽段時，用于保護ArgArg的的NHNH2 2，減少作用位點。，減少作用位點。色氨酸的側(cè)鏈吲哚基在溫和條件下可被色氨酸的側(cè)鏈吲哚基在溫和條件下可被N N溴代琥珀酰亞胺溴代琥珀酰亞胺氧化。此反應(yīng)可用于分光光度法測定蛋白質(zhì)中色氨酸的含量，氧化。此反應(yīng)可用于分光光度法測定蛋白質(zhì)中色氨酸的含量，并能在色氨酸和酪氨酸殘基處選擇性化學(xué)斷裂肽鍵。并能在色氨酸和酪氨酸殘基處選擇性化學(xué)斷裂肽鍵。蛋氨酸側(cè)鏈上的甲硫基是一個很強的親核基團，與烴化試蛋氨酸側(cè)鏈上的甲硫基是一個很強的親核基團，與烴化試劑如甲基碘容易形成锍鹽。劑如甲基碘容易形成锍

33、鹽。生成的側(cè)鏈帶有正電荷生成的側(cè)鏈帶有正電荷(+ +NHNH3 3) )，它為胰蛋白酶水解肽鏈提供，它為胰蛋白酶水解肽鏈提供了一個新位點，這對氨基酸順序測定是很有用的。同時此反應(yīng)也了一個新位點，這對氨基酸順序測定是很有用的。同時此反應(yīng)也可用來保護肽鏈上的可用來保護肽鏈上的SHSH基、以防止被重新氧化為二硫鍵?；?、以防止被重新氧化為二硫鍵。半胱氨酸可與二硫硝基苯甲酸半胱氨酸可與二硫硝基苯甲酸( (縮寫為縮寫為DTNB)DTNB)或稱或稱EllmanEllman氏氏試劑發(fā)生硫醇試劑發(fā)生硫醇二硫化物交換反應(yīng)：二硫化物交換反應(yīng)：反應(yīng)中反應(yīng)中1 1分子的半胱氨酸引起分子的半胱氨酸引起1 1分子的硫硝基苯

34、甲酸的釋放，分子的硫硝基苯甲酸的釋放，它在它在pH 8.0pH 8.0時，在時，在412nm412nm波長處有強烈的光吸收，因此可波長處有強烈的光吸收，因此可利用比色法定量測定一利用比色法定量測定一SHSH基?；?。2021-11-25硫基很容易受空氣或其他氧化劑氧化。硫基很容易受空氣或其他氧化劑氧化。硫醇一般遇到的只有兩種氧化衍生物：二硫化物和磺酸。硫醇一般遇到的只有兩種氧化衍生物：二硫化物和磺酸。2R-SH 2R-SH 1/2O1/2O2 2 R-S-S-R + H R-S-S-R + H2 2O O2 2半胱氨酸的半胱氨酸的SHSH基可與另一個基可與另一個SHSH基結(jié)合成二硫鍵基結(jié)合成二硫

35、鍵( (S SS S) )。SHSH與與S SS S成一氧化還原體系，在機體氧化還原作用中有成一氧化還原體系，在機體氧化還原作用中有一定作用。二硫鍵存在于多種肽和蛋白質(zhì)分子中，胰島素分一定作用。二硫鍵存在于多種肽和蛋白質(zhì)分子中，胰島素分子中有子中有3 3個二硫鍵，核糖核酸酶分子中有個二硫鍵，核糖核酸酶分子中有4 4個二硫鍵。二硫鍵個二硫鍵。二硫鍵對蛋白質(zhì)和多肽分子的立體結(jié)構(gòu)有維系穩(wěn)定的作用。二硫鍵對蛋白質(zhì)和多肽分子的立體結(jié)構(gòu)有維系穩(wěn)定的作用。二硫鍵可被還原劑破壞產(chǎn)生可被還原劑破壞產(chǎn)生SHSH基?；HSH基可被氧化成磺酸基基可被氧化成磺酸基(HSO(HSO3 3基基) )。這兩種反應(yīng)在研究胰

36、島素和含二硫鍵肽的結(jié)構(gòu)工作中。這兩種反應(yīng)在研究胰島素和含二硫鍵肽的結(jié)構(gòu)工作中都有用處。都有用處。 2021-11-25絲氨酸、蘇氨酸和羥脯氨酸的絲氨酸、蘇氨酸和羥脯氨酸的OHOH基能與酸結(jié)合成酯。在生基能與酸結(jié)合成酯。在生物體蛋白質(zhì)中，絲氨酸常與磷酸結(jié)合，酪蛋白中含有大量物體蛋白質(zhì)中，絲氨酸常與磷酸結(jié)合，酪蛋白中含有大量的絲氨酸磷酸酯。的絲氨酸磷酸酯。 2021-11-25五、氨基酸的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)五、氨基酸的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)（一）氨基酸的光學(xué)活性和立體化學(xué)（一）氨基酸的光學(xué)活性和立體化學(xué)GlyGly一種構(gòu)型一種構(gòu)型, ,無旋光性無旋光性ThrThr和和IleIle有四種光學(xué)異構(gòu)有四種光

37、學(xué)異構(gòu)體。體。其余其余1717種氨基酸有兩種光種氨基酸有兩種光學(xué)異構(gòu)體：學(xué)異構(gòu)體：L L型、型、D D型。型。構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸均屬構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸均屬L-L-型（型（L-L-蘇氨酸）。蘇氨酸）。2021-11-25蛋白質(zhì)的酸或酶促水解得到的氨基酸都是蛋白質(zhì)的酸或酶促水解得到的氨基酸都是L-L-型的，而用堿水型的，而用堿水解得到的都是無旋光性的解得到的都是無旋光性的DL-DL-外消旋物。外消旋物。胱氨酸可以形成內(nèi)胱氨酸可以形成內(nèi)消旋胱氨酸。消旋胱氨酸。外消旋物：外消旋物：D-D-型和型和L-L-型的等摩爾混合物。型的等摩爾混合物。L-L-蘇氨酸和蘇氨酸和D-D-蘇氨酸組成消旋物。蘇氨酸組成消

38、旋物。內(nèi)消旋物：分子內(nèi)消旋內(nèi)消旋物：分子內(nèi)消旋胱氨酸有三種立體異構(gòu)體：胱氨酸有三種立體異構(gòu)體：L-L-胱氨酸、胱氨酸、D-D-胱氨酸、內(nèi)消旋胱胱氨酸、內(nèi)消旋胱氨酸。氨酸。L-L-胱氨酸和胱氨酸和D-D-胱氨酸是外消旋物胱氨酸是外消旋物 2021-11-25l構(gòu)成蛋白質(zhì)的構(gòu)成蛋白質(zhì)的2020種氨基酸在種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)在遠紫外區(qū)(220nm)(220nm)均有光均有光吸收。吸收。l在近紫外區(qū)在近紫外區(qū)(220-300nm)(220-300nm)只有只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。有吸收光的能力。l酪氨酸的酪氨酸

39、的 maxmax275nm275nm， 275275=1.4x10=1.4x103 3; ;l苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax257nm257nm， 257257=2.0 x10=2.0 x102 2; ;l色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm， 280280=5.6x10=5.6x103 3; ;（二）氨基酸的光譜性質(zhì)（二）氨基酸的光譜性質(zhì)蛋白質(zhì)最大紫外吸收峰在蛋白質(zhì)最大紫外吸收峰在280nm280nm處。處。2021-11-25六、氨基酸混合物的分析分離六、氨基酸混合物的分析分離（一）分配層析法的一般原理（一）分配層析法的一般原理層析系統(tǒng)層析系統(tǒng)固定相（靜相）固定相（靜相）

40、流動相（動相）流動相（動相）混合物在層折系統(tǒng)中的分離決定于該混合物的組分在這兩混合物在層折系統(tǒng)中的分離決定于該混合物的組分在這兩相中的分配情況，一般用分配系數(shù)來描述。相中的分配情況，一般用分配系數(shù)來描述。K Kd d=C=CA A/C/CB B2021-11-25層析系統(tǒng)中的靜相可以是固相、液相或固層析系統(tǒng)中的靜相可以是固相、液相或固液混合相液混合相( (半液半液體體) )；動相可以是液相或氣相，它充滿于靜相的空隙中。并；動相可以是液相或氣相，它充滿于靜相的空隙中。并能流過靜相。能流過靜相。有效分配系數(shù)：有效分配系數(shù)：K Keffeff是是R Rv v的函數(shù)，溶質(zhì)的有效分配系數(shù)可以調(diào)整兩相的體

41、的函數(shù)，溶質(zhì)的有效分配系數(shù)可以調(diào)整兩相的體積比而加以改變。積比而加以改變。利用層析法分離混合物例如氨基酸混合物，其先決條件是利用層析法分離混合物例如氨基酸混合物，其先決條件是各種氨基酸成分的分配系數(shù)要有差異，哪怕是很小的差異。各種氨基酸成分的分配系數(shù)要有差異，哪怕是很小的差異。一般差異越大，越容易分開。一般差異越大，越容易分開。目前在分析分離上使用較廣的分配目前在分析分離上使用較廣的分配層析法，包括柱層析、紙層析和薄層析法，包括柱層析、紙層析和薄層層析等都是在分配分離的基礎(chǔ)上層層析等都是在分配分離的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。發(fā)展起來的。（二）分配柱層析（二）分配柱層析層析柱中的填充物或稱支持劑都層析柱

42、中的填充物或稱支持劑都是一些具有親水性的不溶物質(zhì)，是一些具有親水性的不溶物質(zhì)，如纖維素、淀粉、硅膠等：支持如纖維素、淀粉、硅膠等：支持劑吸附著一層不會流動的結(jié)合水，劑吸附著一層不會流動的結(jié)合水，可以看作為固定相，沿固定相流可以看作為固定相，沿固定相流動的與它不互溶的溶劑動的與它不互溶的溶劑( (如苯酚、如苯酚、正丁醇等正丁醇等) )是流動相。是流動相。（三）（濾）紙層析（三）（濾）紙層析濾紙層析也是分配層析的一種。濾紙纖維素上吸附的水是固定相，展層濾紙層析也是分配層析的一種。濾紙纖維素上吸附的水是固定相，展層用的溶劑是流動相。層析時，混合氦基酸在這兩相中不斷分配，使它們用的溶劑是流動相。層析時

43、，混合氦基酸在這兩相中不斷分配，使它們分布在濾紙的不同位置上。分布在濾紙的不同位置上。（四）薄層層析（四）薄層層析把支持劑涂布在玻璃板上把支持劑涂布在玻璃板上使成一個均勻的薄層，把使成一個均勻的薄層，把要分析的樣品滴加在薄層要分析的樣品滴加在薄層的一端，然后用合適的溶的一端，然后用合適的溶劑在密閉的容器中進行展劑在密閉的容器中進行展層，使樣品中各個成分分層，使樣品中各個成分分離開來，最后進行鑒定和離開來，最后進行鑒定和定量測定。定量測定。（五）離子交換層析（五）離子交換層析分離氨基酸混合物經(jīng)常使用強酸型陽離于交換樹脂。在交換柱中，樹分離氨基酸混合物經(jīng)常使用強酸型陽離于交換樹脂。在交換柱中，樹脂先用堿處理成鈉型，將氨基酸混合液脂先用堿處理成鈉型，將氨基酸混合液(pH2(pH23)3)上柱。在上柱。在pH2pH23 3時，時，氨基酸主要以陽